发现微软编译器三路比较运算(<=>)的一个大 bug!

gxqcn

为了检验 std::max( a++, b++ ) 函数是否也有类似问题，我把代码加入了 1 楼的 test 函数中，
发现 std::max( a++, b++ ) 的结果符合预期。
所以，现在的“a++ <=> b++”的调用若有附加要求，是不合理的，虽然很容易避开；但很容易误闯。

wayne

搜了下,  发现 三路运算符的引入并不是编译器做简单的功能上的加法.  
其实是对编译器 关于比较操作符处理的 一次全面革新,   https://en.wikipedia.org/wiki/Trichotomy_(mathematics)

三分律: 对于任意的一个实数$x$,一定 有且仅有一种描述成立, $x<0, x=0,x>0$
于是,编译器对所有的比较运算都进行重构了, 比如 $a>b$ 用三路运算符表达就是  $a<=>b >0$


C++20开始, 编译器会为类产生一个默认的 比较成员函数. https://en.cppreference.com/w/cpp/language/default_comparisons


以前要实现一个类的比较操作,需要很繁琐的分别实现 $<,<=,>,>=,=,!=$这六种操作符.

1. class CIString {
   
2.   string s;
   
3. 
   
4. public:
   
5.   friend bool operator==(const CIString& a, const CIString& b) {
   
6.     return a.s.size() == b.s.size() &&
   
7.       ci_compare(a.s.c_str(), b.s.c_str()) == 0;
   
8.   }
   
9.   friend bool operator< (const CIString& a, const CIString& b) {
   
10.     return ci_compare(a.s.c_str(), b.s.c_str()) <  0;
    
11.   }
    
12.   friend bool operator!=(const CIString& a, const CIString& b) {
    
13.     return !(a == b);
    
14.   }
    
15.   friend bool operator> (const CIString& a, const CIString& b) {
    
16.     return b < a;
    
17.   }
    
18.   friend bool operator>=(const CIString& a, const CIString& b) {
    
19.     return !(a < b);
    
20.   }
    
21.   friend bool operator<=(const CIString& a, const CIString& b) {
    
22.     return !(b < a);
    
23.   }
    
24. 
    
25.   friend bool operator==(const CIString& a, const char* b) {
    
26.     return ci_compare(a.s.c_str(), b) == 0;
    
27.   }
    
28.   friend bool operator< (const CIString& a, const char* b) {
    
29.     return ci_compare(a.s.c_str(), b) <  0;
    
30.   }
    
31.   friend bool operator!=(const CIString& a, const char* b) {
    
32.     return !(a == b);
    
33.   }
    
34.   friend bool operator> (const CIString& a, const char* b) {
    
35.     return b < a;
    
36.   }
    
37.   friend bool operator>=(const CIString& a, const char* b) {
    
38.     return !(a < b);
    
39.   }
    
40.   friend bool operator<=(const CIString& a, const char* b) {
    
41.     return !(b < a);
    
42.   }
    
43. 
    
44.   friend bool operator==(const char* a, const CIString& b) {
    
45.     return ci_compare(a, b.s.c_str()) == 0;
    
46.   }
    
47.   friend bool operator< (const char* a, const CIString& b) {
    
48.     return ci_compare(a, b.s.c_str()) <  0;
    
49.   }
    
50.   friend bool operator!=(const char* a, const CIString& b) {
    
51.     return !(a == b);
    
52.   }
    
53.   friend bool operator> (const char* a, const CIString& b) {
    
54.     return b < a;
    
55.   }
    
56.   friend bool operator>=(const char* a, const CIString& b) {
    
57.     return !(a < b);
    
58.   }
    
59.   friend bool operator<=(const char* a, const CIString& b) {
    
60.     return !(b < a);
    
61.   }
    
62. };

复制代码

用了三路运算符之后,就简单了,

1. class CIString {
   
2.   string s;
   
3. 
   
4. public:
   
5.   bool operator==(const CIString& b) const {
   
6.     return s.size() == b.s.size() &&
   
7.       ci_compare(s.c_str(), b.s.c_str()) == 0;
   
8.   }
   
9.   std::weak_ordering operator<=>(const CIString& b) const {
   
10.     return ci_compare(s.c_str(), b.s.c_str()) <=> 0;
    
11.   }
    
12. 
    
13.   bool operator==(char const* b) const {
    
14.     return ci_compare(s.c_str(), b) == 0;
    
15.   }
    
16.   std::weak_ordering operator<=>(const char* b) const {
    
17.     return ci_compare(s.c_str(), b) <=> 0;
    
18.   }
    
19. };

复制代码

https://brevzin.github.io/c++/2019/07/28/comparisons-cpp20/

gxqcn

这就是新标准的魅力：现在可仅自定义 <=>，== 两种比较运算符，就可以自动实现之前的全部六种比较运算符的功能

wayne

今天更新了下ArchLinux系统，gcc升级到了10.1.0版本， 跑了下老大的代码(只是去掉了原版本的第一行和最后一行)。发现bug 不复存在，以前的gcc是编译不通过。
另外，clang 10.0.0也全面支持，此bug不存在。符合https://zh.cppreference.com/w/cpp/compiler_support 里的支持声明。

1. // test.cpp : 此文件包含 "main" 函数。程序执行将在此处开始并结束。
   
2. //
   
3. #include <compare>
   
4. #include <iostream>
   
5. 
   
6. // 2020-03-16, gxqcn 发现编译器 bug: 如写成 const auto cmp{ *--pl <=> *--pr }, 当 0 != cmp 时，指针会多移动一次！
   
7. int main()
   
8. {
   
9.     const auto test{ []( auto a, auto b )
   
10.     {
    
11.         std::cout << "before compare: a=" << a << " b=" << b << "\n";
    
12.         const auto cmp{ a++ <=> b++ };
    
13.         std::cout << "after  compare: a=" << a << " b=" << b << "\n\n";
    
14. 
    
15.         // 为了对比检测 std::max() 是否有类似表现，
    
16.         std::cout << "std::max( a++, b++ ) = " << std::max( a++, b++ ) << "\n";
    
17.         std::cout << "after  std::max: a=" << a << " b=" << b << "\n\n";
    
18.     }};
    
19. 
    
20.     test( 1, 1 );   // 测试表明：当相等时，表现与预期相符
    
21.     test( 1, 2 );   // 测试表明：当不等时，表现与预期不符
    
22. 
    
23.     std::cout << "-------------------------\n\n";
    
24. 
    
25.     int v1[]{ 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
    
26.     int v2[]{ 1, 2, 0, 9, 0, 6 };
    
27. 
    
28.     auto p1{ std::cbegin( v1 ) - 1 };
    
29.     auto p2{ std::cbegin( v2 ) - 1 };
    
30. 
    
31.     std::cout << "compare: v1{ 1, 2, 3, 4, 5, 6 } <=> v2{ 1, 2, 0, 9, 0, 6 }\n\n";
    
32. 
    
33.     for ( auto index{ 0 }; sizeof( v1 ) / sizeof( v1[ 0 ] ) != index; ++index )
    
34.     {
    
35.         if ( const auto cmp{ *++p1 <=> *++p2 }; 0 != cmp )
    
36.         {
    
37.             std::cout << "v1[" << index << "] = " << v1[ index ] << "; *p1 =" << *p1 << "\n";
    
38.             std::cout << "v2[" << index << "] = " << v2[ index ] << "; *p2 =" << *p2 << "\n";
    
39. 
    
40.             if ( 0 < cmp )
    
41.             {
    
42.                 std::cout << "\nv1 > v2";
    
43.             }
    
44.             else
    
45.             {
    
46.                 std::cout << "\nv1 < v2";
    
47.             }
    
48. 
    
49.             if (( v1[ index ] <=> v2[ index ] ) == cmp )
    
50.             {
    
51.                 std::cout << ", it's right.\n\n";
    
52.             }
    
53.             else
    
54.             {
    
55.                 std::cout << " ?! it's wrong!!\n\n";
    
56.             }
    
57. 
    
58.             break;
    
59.         }
    
60.     }
    
61. }
    

复制代码

运行结果：

1. before compare: a=1 b=1
   
2. after  compare: a=2 b=2
   
3. 
   
4. std::max( a++, b++ ) = 2
   
5. after  std::max: a=3 b=3
   
6. 
   
7. before compare: a=1 b=2
   
8. after  compare: a=2 b=3
   
9. 
   
10. std::max( a++, b++ ) = 3
    
11. after  std::max: a=3 b=4
    
12. 
    
13. -------------------------
    
14. 
    
15. compare: v1{ 1, 2, 3, 4, 5, 6 } <=> v2{ 1, 2, 0, 9, 0, 6 }
    
16. 
    
17. v1[2] = 3; *p1 =3
    
18. v2[2] = 0; *p2 =0
    
19. 
    
20. v1 > v2, it's right.
    

复制代码

wayne

在 gcc官网也明确看到了gcc 10的支持清单https://gcc.gnu.org/gcc-10/changes.html

Runtime Library (libstdc++)
    Improved experimental C++2a support, including:
        Library concepts in <concepts> and <iterator>.
        Constrained algorithms in <ranges>, <algorithm>, and <memory> (thanks to Patrick Palka).
        New algorithms shift_left and shift_right (thanks to Patrick Palka).
        std::span (thanks to JeanHeyd Meneide).
        Three-way comparisons in <compare> and throughout the library.        
        Constexpr support in <algorithm> and elsewhere (thanks to Edward Smith-Rowland).
        <stop_token> and std::jthread (thanks to Thomas Rodgers).
        std::atomic_ref and std::atomic<floating point>.
        Integer comparison functions (cmp_equal, cmp_less etc.).
        std::ssize, std::to_array.
        std::construct_at, std::destroy, constexpr std::allocator.
        Mathematical constants in <numbers>.
    Support for RDSEED in std::random_device.
    Reduced header dependencies, leading to faster compilation for some code.

gxqcn

刚测了下，在最新的 VS2019 16.6.0 上，bug 依旧存在。。。

风云剑

我把这个测试代码提交到了微软，希望能修复。

风云剑

今天收到微软回复，说这个bug已经解决，VS2019 16.8版本。不过我还没收到升级推送。

gxqcn

看到上面的提示，VS2019 16.8.0 已可更新，更新安装好再编译，测试通过了。

mathematica

gxqcn 发表于 2020-11-11 22:20
看到上面的提示，VS2019 16.8.0 已可更新，更新安装好再编译，测试通过了。

写程序要保证编译器的稳定，这样写出来的程序才是稳定的，
我很有这个感受，有时候写的代码，运行软件的版本变了，结果就不一样了，
所以写代码：稳定压倒一切！